Tutorial del localizador GPS LoRa - LoRaWAN con Dragino y TTN: 7 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

¡Hey, qué pasa, chicos! Akarsh aquí de CETech.

Hace un par de proyectos, echamos un vistazo al LoRaWAN Gateway de Dragino. Conectamos diferentes nodos al Gateway y transmitimos datos desde los nodos al Gateway usando TheThingsNetwork como servidor. Pasamos por todo el proceso de configuración del Gateway. En este proyecto, vamos a llevar ese juego un paso más allá conectando un rastreador GPS al Gateway. De hecho, conectaremos dos rastreadores GPS al Gateway uno por uno.

Primero, conectaremos un nodo GPS basado en Arduino al Gateway después de programarlo para compartir datos GPS, y luego conectaremos un nodo rastreador GPS listo para usar LGT92 de Dragino y recopilaremos datos GPS de ese también.

Espera, ¿te he hablado del nuevo Gateway de Dragino que vamos a utilizar hoy? Sí, hoy tenemos una nueva pasarela de dragino con nosotros la pasarela LPS8 de 8 canales que usaremos.

Va a ser divertido. Entonces empecemos.

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Paso 2: Acerca de LPS8 Dragino Gateway

El LPS8 es una puerta de enlace LoRaWAN para interiores de código abierto. A diferencia de la puerta de enlace de un solo canal LG01-P. El LPS8 es una puerta de enlace de 8 canales, lo que significa que podemos conectarle más nodos y podemos manejar fácilmente un tráfico LoRa comparativamente mayor. La puerta de enlace LPS8 funciona con un concentrador LoRa SX1308 y dos transceptores LoRa 1257. Tiene un puerto host USB y una entrada de alimentación USB tipo C. Aparte de eso, también tiene un puerto ethernet que se puede utilizar para fines de conexión. Pero no lo vamos a usar hoy porque lo vamos a conectar usando Wi-Fi. En la parte frontal del Gateway, tenemos 4 LED de estado para fuente de alimentación, punto de acceso Wifi, puerto Ethernet y conectividad a Internet.

Esta puerta de enlace nos permite conectar la red inalámbrica LoRa a una red IP a través de Wi-Fi o Ethernet. El LPS8 utiliza un reenviador de paquetes Semtech y es totalmente compatible con el protocolo LoRaWAN. El concentrador LoRa en este Gateway proporciona 10 rutas de demodulación paralelas programables. Viene con bandas de frecuencia LoRaWAN estándar preconfiguradas para ser utilizadas en diferentes países. Algunas características del LPS8 LoRaWAN Gateway son:

1. Es un sistema OpenWrt de código abierto.
2. Emula demoduladores 49x LoRa.
3. Tiene 10 rutas de demodulación paralelas programables.

Para obtener una lectura detallada sobre la puerta de enlace LPS8. Puede consultar su hoja de datos desde aquí y el manual de usuario desde aquí.

Paso 3: Acerca del rastreador GPS LGT92 LoRaWAN

El rastreador GPS Dragino LoRaWAN LGT-92 es un rastreador GPS de código abierto basado en el MCU STM32L072 de energía ultrabaja y el módulo LoRa SX1276 / 1278.

LGT-92 incluye un módulo GPS de baja potencia L76-L y un acelerómetro de 9 ejes para detección de movimiento y altitud. MCU puede controlar la potencia tanto del módulo GPS como del acelerómetro para lograr el mejor perfil de energía para diferentes aplicaciones. La tecnología inalámbrica LoRa utilizada en LGT-92 permite al usuario enviar datos y alcanzar rangos extremadamente largos a velocidades de datos bajas. Proporciona una comunicación de espectro ensanchado de alcance ultralargo y una alta inmunidad a las interferencias, al tiempo que minimiza el consumo de corriente. Se dirige a los servicios de seguimiento profesionales. También tiene un botón de emergencia SOS que cuando se presiona envía un mensaje para el que está configurado. Es un nodo pequeño y liviano que viene en dos variantes que son:

• LGT-92-Li: funciona con una batería de iones de litio recargable de 1000 mA y un circuito de carga que se utiliza para el seguimiento en tiempo real con un enlace ascendente de seguimiento corto.
• LGT-92-AA: Desactive el circuito de carga para obtener el menor consumo de energía y energía directamente con baterías AA. Esto está diseñado para el seguimiento de activos donde solo es necesario realizar un enlace ascendente algunas veces al día.

Aquí vamos a utilizar la variante LGT-92-Li. Algunas características de este rastreador GPS son las que se mencionan a continuación:

• Compatible con LoRaWAN 1.0.3
• Seguimiento GPS regular / en tiempo real
• Acelerómetro integrado de 9 ejes
• Capacidad de detección de movimiento
• Monitoreo de energía
• Clip de carga con puerto USB (para LGT-92-LI)
• Batería de iones de litio de 1000 mA (para LGT-92-LI)
• LED tricolor,
• Botón de alarma
• Bandas: CN470 / EU433 / KR920 / US915 / EU868 / AS923 / AU915AT Comandos para cambiar parámetros

Para obtener más detalles sobre el LGT92, puede consultar la hoja de datos de este producto desde aquí y el manual de usuario del producto desde aquí.

Paso 4: Configuración del nodo: nodo rastreador GPS basado en Arduino

En este paso, vamos a configurar el primer tipo de nodo rastreador GPS que vamos a conectar a nuestro Dragino Gateway, es decir, el nodo GPS basado en Arduino. Este nodo tiene un chip GPS integrado. Aunque también podemos conectar una antena GPS adicional a esto, todavía usaría la integrada. El nodo GPS Tracker es básicamente un escudo GPS conectado al Arduino. El módulo LoRa conectado tiene un formato tipo Zigbee y es un módulo LoRa SX1276. Antes de conectarlo al Dragino Gateway, necesitamos instalar y configurar el Gateway con TheThingsNetwork. El proceso para eso es similar al que usamos para configurar el LG01-P Gateway. Puede consultar este video para ver el proceso de configuración desde aquí y también puede consultar los Instructables para ese proyecto desde aquí. Después de realizar la configuración de la puerta de enlace. Ahora necesitamos hacer las conexiones para que funcione el nodo. Como la parte del GPS está conectada como un escudo, no hay necesidad de cables ni de todo. Solo necesitamos conectar dos cables de puente que son los pines GPS-Rx y GPS-Tx que deben conectarse a los pines digitales 3 y 4 respectivamente. Cuando se compra el nodo, tiene puentes de color amarillo en los pines que necesitamos conectar. Quite esos puentes primero y luego puede hacer las conexiones. Después de hacer estas simples conexiones, ahora es el momento de cargar el código en este nodo, lo que haremos en el siguiente paso.

Puede obtener una descripción detallada del GPS Shield desde aquí.

Paso 5: Programación del nodo GPS basado en Arduino

En este paso, vamos a cargar el programa en nuestro nodo basado en Arduino. Para eso, debe consultar el repositorio de GitHub para este proyecto desde aquí y seguir los pasos que se indican a continuación:

1. Dirígete al repositorio de Github. Allí verá un archivo llamado "Arduino LoRaWAN GPS Tracker.ino". Abra ese archivo. Es el código que debe cargarse en Arduino, así que copie ese código y péguelo en el IDE de Arduino.

2. Dirígete a TheThingsNetwork Console. Allí debe crear una aplicación, darle cualquier ID de aplicación aleatoria, alguna descripción si lo desea y luego haga clic en el botón "Agregar aplicación". Una vez que se agrega la aplicación, diríjase a la pestaña de dispositivos.

3. Allí debe registrar un dispositivo. Proporcione una ID de dispositivo única al dispositivo. Genere un dispositivo EUI y una aplicación EUI aleatorios y presione el botón de registro.

4. Una vez hecho esto, debe dirigirse a la configuración y cambiar el método de activación de OTAA a ABP y luego hacer clic en el botón Guardar.

5. Desde la página de descripción general del dispositivo, copie la dirección del dispositivo y péguela en el código publicado en Arduino IDE en su lugar respectivo. Después de eso, copie la clave de sesión de red y la clave de sesión de la aplicación en el formato codificado y péguelas también en el código.

6. Una vez hecho esto, conecte el Arduino a su PC. Seleccione el puerto COM correcto y presione el botón de carga. Una vez que se carga el código. Abra el monitor en serie a una velocidad en baudios de 9600 y verá algunos datos en el monitor en serie que simboliza que la transmisión de datos está en curso.

7. Después de eso, regrese a la consola de TheThingsNetwork y abra la aplicación que creamos. Allí, haga clic en el botón Formatos de carga útil. Regrese al repositorio de Github, allí verá un archivo llamado "Arduino GPS Tracker Payload". Abra ese archivo y copie el pequeño código escrito allí y péguelo en los formatos de carga útil. Después de eso, guarde las funciones de carga útil. Esta función de carga útil se utiliza para decodificar los datos enviados por el nodo GPS.

En esto, también hemos terminado con la parte de Programación para el nodo. Si se dirige a la pestaña Datos, verá algunos datos aleatorios allí antes de que se aplicara la función de carga útil. Pero tan pronto como se aplique la función de carga útil. Luego verá algunos datos significativos como la latitud, la longitud y un mensaje que dice la función de carga útil TTN. Esto muestra que el nodo está conectado correctamente y que la transmisión de datos también está en curso. Como este nodo no está conectado con los satélites GPS, es por eso que lleva tiempo la transmisión de datos, pero también lo hace si lo mantenemos a cielo abierto y agregamos una antena adicional, entonces podemos mejorar significativamente el rendimiento de esto.

Paso 6: Configuración del nodo de seguimiento GPS LGT-92

Hasta ahora, hemos realizado la instalación y configuración del nodo GPS Arduino y también hemos enviado datos a través de él a la puerta de enlace. Pero como puede ver, el nodo Arduino es un poco voluminoso y no muy presentable. Pero no se preocupe ya que tenemos el nodo GPS Tracker LGT-92 de Dragino. Es un nodo rastreador GPS liviano y hermoso que tiene una estructura similar a la del nodo Arduino en el interior pero en el exterior, tiene un panel que tiene un gran botón rojo SOS que envía datos de emergencia a la puerta de enlace cuando se presiona y desde la puerta de enlace, podemos leer eso. También tiene un LED multicolor que se ilumina para simbolizar diferentes cosas. Hay un botón de encendido / apagado en el lado derecho. Viene con algunos accesorios como una correa para atarlo en algún lugar y también un cable USB que se puede usar para conectarlo a un convertidor USB a Serie y desde allí puedes conectarlo a tu PC. En nuestro caso, no necesitamos hacer ninguna codificación ya que el LGT-92 viene preconfigurado. La caja en la que viene tiene algunos datos como el dispositivo EUI y otras cosas, por lo que debemos mantener la caja de forma segura con nosotros.

Ahora vamos a la parte de configuración. Necesitamos crear una aplicación como hicimos en el caso del nodo GPS Arduino. Pero es necesario hacer algunos cambios que se detallan a continuación:

1. Cuando ingresamos a la pestaña EUI debajo de la configuración, vemos que ya existe un EUI predeterminado. Necesitamos eliminar ese EUI e ingresar la aplicación EUI presente en la caja del LGT-92.

2. Ahora necesitamos crear un dispositivo y dentro de la configuración del dispositivo, debemos ingresar el EUI del dispositivo y la Clave de la aplicación que obtendremos en el cuadro. A medida que se ingresan estos dos, nuestro dispositivo se registra y está listo para usar.

De esta forma se realiza la configuración y nuestro dispositivo está listo para ser utilizado como nodo.

Paso 7: Probar el funcionamiento de LGT-92

Hasta el paso anterior, habíamos terminado con la instalación, la parte de configuración y el registro del dispositivo de nuestro nodo GPS Tracker LGT-92. Ahora cuando encienda el LGT-92 veremos una luz verde mientras se enciende. A medida que el dispositivo se ENCIENDE, la luz se APAGARÁ y parpadeará después de un período de tiempo determinado. La luz parpadeante será de color azul, lo que muestra que los datos se envían en ese momento. Ahora, cuando vayamos a la pestaña Datos, veremos que hay algunos datos aleatorios. Así que necesitamos cambiar el formato de carga útil como hicimos para el nodo Arduino. Dirígete al repositorio de Github donde verás un archivo llamado "LGT-92 GPS Tracker Payload". Abra el archivo y copie el código escrito allí. Ahora regrese a TheThingsNetwork Console, allí debe ir a la pestaña Formato de carga útil y pegar el código allí. Guarde los cambios y listo. Ahora, cuando regrese a la pestaña Datos, verá que ahora los datos están en un formato comprensible. Allí verá datos como el voltaje de la batería, latitud, longitud, etc., también verá algunos datos que dicen Alarm_status: False que muestra que el botón SOS no está presionado.

De esta manera, echamos un vistazo al nodo LPS-8 Dragino Gateway y LGT-92 GPS Tracker y los configuramos para enviar y recibir datos de ubicación. Estos dispositivos pueden ser muy útiles para realizar proyectos basados en LoRa. Intentaré hacer algunos proyectos con ellos también en el futuro. Espero que les haya gustado este tutorial. Espero verte la próxima vez.